孙俊丰 谢连仲 白虹 王海波 文健勇 高庆利

中交一航局第五工程有限公司

摘 要： 针对厦门第二东通道桥梁工程，根据深水高桩承台的结构特点，优化墩台施工缝设置，改进密集钢筋定位、密集钢筋厚大墩台混凝土浇筑工艺，以及变断面大跨度密集钢筋、双向预应力实心盖梁预制工艺，以提高预制构件质量和耐久性，打造品质工程。

关键词： 高桩承台;密集钢筋;厚大墩台;变断面;双向预应力;

1 工程概述

1.1工程介绍

厦门第二东通道是继港珠澳大桥之后第二座大型承台、墩身预制安装项目，是目前在建桥梁装配化程度最高的项目。其中跨海段桥梁共预制墩台35座，分2节式、3节式，共83个构件。预制承台采用C45海工耐久混凝土，为六边形结构。海上桩基对应位置设有预留后浇孔，预制墩身采用C50海工耐久混凝土，为薄壁空心墩；预制盖梁采用C50海工耐久混凝土，为实心结构。

1.2预制墩台重难点

该工程延续了港珠澳大桥新结构、新材料的应用，施工精度高，技术难度大。结合本工程深水高桩承台的结构特点，对承台及墩身等部位的结构耐久性提出更高要求。本项目预制承台钢筋比港珠澳大桥还要密集。钢筋采用双层环氧涂层，防腐要求高，给钢筋加工、安装、混凝土浇筑等带来一定的难度。预制构件为密集钢筋厚大墩台结构，增加了混凝土抗裂难度。实心盖梁钢筋密集，采用双向预应力(横桥向为预应力钢绞线，竖向为ϕ75 mm预应力粗钢筋),跨度大及型号多，要充分考虑模板设计优化、通用性和混凝土浇筑问题。图1～图3为3节式墩台预制件示意。

图1 承台+下节墩身台 *载下**原图

图2 中节墩身

图3 上节盖梁+墩身 *载下**原图

2 技术创新点

(1)后浇孔钢筋密集，具有钢筋过孔连接复杂、对接同心精度要求高、过孔钢筋止浆困难等特点，因此设计专用锥形橡胶圈定位钢筋和止浆。并将连接套筒调整至后浇孔外，便于后浇孔芯模拆除。

(2)优化模板设计，通过支架对模板进行高精度调整。将贝雷架应用于变断面大跨度实心盖梁模板支拆等设计理念，能够满足不同盖梁模板桁架转换，充分体现了贝雷架应用的通用性和周转性。

(3)优化混凝土配合比，提高混凝土和易性，控制混凝土入模温度，设计制造混凝土降温专用设备，解决混凝土抗裂难题。

(4)合理设置混凝土施工缝，规划密集配筋桥梁承台的混凝土布料方法，定点留置混凝土振捣通道，便于混凝土振捣密实。采用节水保湿养护膜等新材料，形成完善的密集钢筋厚大墩台混凝土浇筑工艺。

(5)加强预制承台混凝土底面抗腐蚀能力，增加环氧胶泥涂层和聚脲涂层，提高承台底部混凝土耐久性。

3 关键技术

3.1大直径密集钢筋定位

3.1.1圆形模板钢筋定位

为保证预制墩台海上安装时钢管桩与承台有效连接，单个承台设置6个后浇孔，通过焊接牛腿将后浇孔内预埋件剪力键与钢管桩连接在一体，保证整个预制构件与桩基的稳定性。承台预留后浇孔直径为4.1(3.6) m, 侧壁带凹凸剪力键。水平钢筋采用最大直径为40 mm的高性能双层环氧钢筋，横、纵桥向各分12层，过后浇孔内水平筋穿过圆形模板孔利用套筒进行钢筋的同心对接，见图4。单个承台后浇孔穿筋孔为3 100个，连接套筒有7 000个，同心对接量大，精度要求高。

图4 后浇孔连接钢筋布置

后浇孔板面开圆形牙口(ϕ60 mm/ϕ70 mm水平筋孔),根据钢筋及预埋件布设位置进行孔位放样。采用等离子切割技术在模板面开牙口，将连接套筒调整至后浇孔外。同时设计专用锥形橡胶圈，分为两半，固定卧入混凝土内部钢筋，保证对接钢筋水平匹配同心度，实现钢筋连接精确定位，同时具有良好的止浆效果，见图5。

3.1.2墩身竖向钢筋定位

预制构件采用干接缝竖向匹配预制工艺(图6),竖向垂直精度要求满足 H /3 000( H 为高度)。预制墩身采用双层竖向钢筋，外层为ϕ36 mm、内层为ϕ28 mm。采用工装措施进行墩身竖向钢筋定位，设计专用定位工装(图7)、安装锥形套筒定位环氧钢筋，环氧钢筋定位架安装精度控制在±5 mm之内，在保证墩台竖向垂直度的同时，控制钢筋保护层厚度，见图8、图9。

图5 锥形橡胶套定位、止浆 *载下**原图

图6 干接缝模具 *载下**原图

图7 预应力粗钢筋定位工装 *载下**原图

3.2密集钢筋厚大墩台混凝土浇筑工艺

3.2.1密集钢筋厚大墩台大体积混凝土抗裂技术

图8 墩身竖向环氧钢筋安装 *载下**原图

图9 环氧钢筋定位架

鉴于本工程相对港珠澳大桥提出了更高耐久性要求，因此优化混凝土配合比，控制水泥用量，采用双掺矿渣粉和粉煤灰，同时掺加高效聚羧酸减水剂，降低混凝土绝热温升；同时由于承台等结构尺寸大、抗裂难度大，因此优化承台施工缝后设置在与承台顶面平齐位置，避免了墩身模板桁架占用承台振捣点位问题；通过应用高精度通用型模板技术、密集配筋墩台高分段混凝土浇筑技术等，减少了施工缝设置，避免了施工缝处因混凝土龄期差异造成约束裂缝；通过应用制冰制冷水装置等工艺措施，降低混凝土出机温度；应用有限元软件设计复杂结构大体积混凝土循环水降温，控制混凝土温升，见图10;同时采用节水保湿养护膜等新材料，做好混凝土养护及保温，有效控制了混凝土裂缝产生。

3.2.2密集钢筋预制承台混凝土浇筑工艺

(1)混凝土布料。

密集钢筋预制承台构造复杂，不同断面和层间钢筋相互交叉，同时与竖向预应力筋及劲性骨架间相互干扰，混凝土布料点设置需考虑钢筋绑扎工艺。

①布料点设置：承台设置14个竖向布料点，钢筋绑扎时在布料点预留ϕ300 mm PVC管，混凝土浇筑前将PVC管取出。定制4 m与泵车配套的专用下灰软管，浇筑时将4 m软管直接插入预留孔内。

图10 大体积混凝土通水降温外置冷却设备 *载下**原图

②布料高度控制：采用红外线测距仪测量布料高度，实时监控混凝土分层厚度。

(2)混凝土振捣。

①振捣人员分区：承台浇筑共设置16个振捣区，每个振捣区设一名振捣手。第3区和第4区需进入墩身内部承台顶面进行振捣，第1区和第2区振捣手在承台顶部沿墩身外墙振捣。

②定点振捣：混凝土浇筑前，采用手喷漆在理论振捣点附近的承台顶第12层水平筋及模板上进行标记。后浇孔附近振捣间距为30 cm, 其余区域为50 cm。

③附着式平板振捣器：单个后浇孔布置8个1.1 kW附着式平板振捣器，使后浇孔内壁混凝土振捣质量得到有效保证。

(3)混凝土抹面。

铺设玻璃纤维网格布：预制承台面积大，抹面前铺设玻璃纤维网格布，能有效防止承台顶面裂缝，使已浇筑完成的承台顶面无裂纹，见图11。

图11 玻璃纤维网格布应用效果

3.3后浇孔连接钢筋拆除

后浇孔钢筋拆除需考虑内芯模板周转、钢筋与混凝土之间握裹力两个因素。拆除时间过早，可增加模板周转次数，但同时可能造成混凝土早期强度低，用扳手扭动钢筋直螺纹套筒时，钢筋转动容易引起钢筋与混凝土分离，形成与外界渗水通道，造成钢筋锈蚀，降低结构耐久性。经过现场试验，最终确定混凝土浇筑完成后72 h开始拆除后浇孔连接钢筋。拆除作业依层进行。单层拆除时，先拆除该层横桥向钢筋，再拆除顺桥向钢筋。横桥向和顺桥向钢筋分开放置，分别放于专用钢筋筐，标识唯一编号。同一方向两个格子内，拆除的下一层钢筋需将钢筋放置在与第一层相垂直方向的两个格子内。

3.4混凝土承台底面防腐防水处理

3.4.1混凝土基底处理

本工程混凝土承台属高桩承台，承台安装在钢管混凝土混合桩上，承台底面直接与海水接触，防腐要求高。墩台在台座预制时，采用石蜡作为隔离剂，在钢筋骨架焊接、钢筋绑扎过程中不可避免有部分杂物落入墩台底部，使墩台底部外观质量存在一定缺陷，需要进行处理。首先对承台底部进行打砂处理，采用喷砂机对承台底部的石蜡、不牢附着物进行清理；对承台底部存在的蜂窝、露石等缺陷，采用环氧砂浆、环氧胶泥进行封堵处理。

环氧树脂胶泥具有氯丁橡胶的通性，力学性能优良，耐日光、大气和海水老化。环氧胶泥固结体具有高黏结力、高抗压强度，化学性能稳定，耐腐耐候性好。环氧胶泥涂抹前，用滚筒在混凝土上涂刷一层基液，增强与混凝土的黏结力。待基液初凝后，涂抹两层环氧胶泥，每层涂刷厚度大于1.5 mm。

3.4.2聚脲涂层施工

在环氧胶泥施工完成48 h后进行聚脲涂层喷涂。聚脲涂层颜色应均匀，涂层目视应连续、无漏涂、无气泡、无针孔、无剥落、无划伤、无褶皱、无龟裂、无异物，见图12。涂层厚度应不小于1.5 mm。

图12 承台底部防腐防水处理及效果 *载下**原图

3.5变断面大跨度密集钢筋、双向预应力实心盖梁预制工艺

盖梁为相交斜截面的实心混凝土结构，结构尺寸多样，分9种型号。盖梁设置双向预应力，竖向为ϕ75 mm预应力精轧螺纹钢筋，水平向为12束预应力钢绞线，钢筋绑扎量大，精度要求高，混凝土抗裂难度大。变断面结构最大跨度为24.7 m, 钢筋密集、绑扎量大、间距小。

3.5.1变断面大跨度预制盖梁密集钢筋施工工艺

变断面大跨度密集钢筋、双向预应力实心盖梁以闭合钢筋为主，水平、竖向环形主筋环环相扣，钢筋绑扎空间受限，且与劲性骨架、双向预应力筋、冷却水管、吊点管等预埋件冲突严重，绑扎难度大，见图13、图14。通过绘制盖梁三维模型，设计专用劲性骨架，同时进行盖梁钢筋放样，制作钢筋料表，保证钢筋加工精度。工艺创新为先安装盖梁模板，然后根据模板位置在劲性骨架上反推出钢筋理论位置，同时焊接钢筋限位，最后拆除盖梁模板、绑扎钢筋，通过此方法保证密集盖梁钢筋保护层合格率。

图13 盖梁相交斜面结构

图14 三向闭合环形钢筋 *载下**原图

3.5.2模板设计

盖梁下连接3 m上节墩身，要求竖向垂直度满足小于 H /3 000且偏差不大于20 mm的控制标准。分节式墩台拼缝处要求匹配预制，以保证干接缝及剪力键槽口的紧密接触、上下节墩身顺直。实现这一要求有很高难度。

(1)干接缝底模设计。

盖梁底部设计干接缝模板。干接缝模具采用大型铣床机加工成型。机加工平面精度可控制在0.2 mm, 预制成型的混凝土干接缝面平整度可控制在2 mm之内，精度满足施工要求。同时干接缝模板面上设置预应力定位槽及剪力键，保证预制墩台竖向精度满足设计要求，预应力粗钢筋竖向垂直度控制在偏差5 mm之内。

(2)斜截面盖梁侧模设计。

为满足盖梁结构尺寸复杂、多样的特性，进行侧模板设计优化，结合贝雷梁桁架工艺，通过模板加工工艺如板面铣边、模板栓接和定位销工艺，以及短边增加横向预应力钢绞线张拉用锚穴、设置高精度模板调整支架等设计理念，可保证各相交斜截面盖梁模板拼缝紧密，并对模板拼缝模板垂直度进行微调，确保模板安装竖向垂直度符合要求。以往贝雷架多用于现浇箱梁底模，现应用于预制盖梁竖向模板，是充分考虑了预制盖梁结构尺寸多样且具有斜截面、精度要求高等特性，使异形盖梁模板只需加工模板板面，见图15、图16。桁架采用贝雷架拼装结构，在满足受力情况下，只需在不同尺寸模板增加或减少贝雷架数量即可，能够满足不同盖梁模板桁架转换。且贝雷梁可多项目周转使用，减少了成本投入，充分体现了贝雷架应用的通用性和周转性。

图15 竖向贝雷架结构 *载下**原图

图16 斜截面盖梁模板 *载下**原图

4 结语

厦门第二东通道密集配筋桥梁墩台预制工艺是继港珠澳大桥后的又一次成功应用，是在借鉴港珠

澳大桥相关施工经验基础上进行的工艺优化、创新。

(1)依托厦门第二东通道工程A3标段跨海桥梁墩台预制项目，通过研究承台钢筋固定工艺及后浇孔模板快速支拆工艺，采用等离子切割工艺在模板面开牙口，并设计专用橡胶圈，实现密集钢筋连接精确定位，同时具有良好的止浆效果。

(2)研究(含密集钢筋厚大墩台大体积混凝土抗裂技术)制冷水制冰工艺，有效降低混凝土出机温度。

(3)增加冷却水循环系统，有效控制混凝土最高温度，解决密集钢筋厚大墩台大体积混凝土抗裂难题，形成更为完善的密集钢筋厚大墩台混凝土浇筑工艺。

(4)研究混凝土施工缝设置位置，避开上层模板桁架占据振捣位置问题，规划密集配筋桥梁承台的混凝土布料位置，定点留置混凝土振捣通道，便于混凝土振捣密实。

(5)研究提高预制承台混凝土底面抗腐蚀能力，增加环氧胶泥和喷涂聚脲工艺，增强承台底部混凝土耐久性。

(6)研究变断面大跨度密集钢筋及双向预应力实心盖梁预制工艺，设计专用劲性骨架，工艺创新为先安装盖梁模板，保证密集盖梁钢筋保护层合格率，提高墩台预制质量及工效。

该套技术在工程开展过程中得到了验证，充分证明了该套工艺行之有效，值得类似密集配筋跨海桥梁墩台预制工程借鉴及推广。

参考文献

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